Terahertz-Biosensorik - Dielektrische long-range Moden für die THz-Analyse von Biomolekülen in stark absorbierenden Flüssigkeiten
Mit der progressiven Erschließung der THz-Lücke in den letzten Jahren und im Einklang mit der Erkenntnis, dass Biomoleküle Resonanzen bei THz-Energien zeigen, hat die THz-Community damit begonnen, (patho-)physiologisch relevante Moleküle im THz-Frequenzbereich zu untersuchen. Für die Erhaltung der vollen Funktionalität der Analyten ist die molekulare Studie im wässrigen Milieu erforderlich. Da THz-Strahlung von Wasser absorbiert wird, sind diese Untersuchungen stark limitiert und die THz-Analyse erfolgt somit innerhalb der traditionellen THz-Sensorik-Aufbauten häufig unter nicht-physiologischen Bedingungen. Gegenwärtig existieren weder schnelle noch einfache Lösungen, um diese Barrieren zu überwinden. Für substanzielle Fortschritte ist die THz-Community gefordert, neue Strategien zu entwickeln, die eine Analyse von Biomolekülen unter physiologischen Bedingungen ermöglichen.
A High-Sensitivity THz-Sensing Technology for DNA Detection with Split-Ring Resonator based Biochips
Die Detektion und Charakterisierung von dünnen dielektrischen Schichten und Biomolekülen sind von großem Interesse in der THz‐Forschung, da viele Materialien charakteristische Eigenschaften in diesem Frequenzbereich aufweisen. Um Schichten, die sehr viel dünner sind als eine Wellenlänge, oder Materialmengen im Femtomol‐Bereich zu detektieren werden spezielle Sensoren benötigt. Die Sensoren bestimmen die Permittivität bzw. den Brechungsindex eines Materials über die Laufzeitverzögerung des Signals in der Zeitbereichsmessung oder über das Verstimmen eines Resonators im Frequenzbereich. Biochips im Speziellen dienen der Detektion von Molekülen im sub‐µm Größenbereich, z.B. DNA oder Proteine.
Der Terahertz Frequenzbereich, der im elektromagnetischen Spektrum zwischen Infrarot und Mikrowellen angesiedelt ist, bietet durch seine einzigartige Kombination von Eigenschaften das Potential zum Auffinden und Identifizieren versteckter sicherheitskritischer Objekte und Materialien (z.B. Sprengstoffe). Die THz-Sprengstofferkennung basiert auf den sogenannten spektralen Fingerabdrücken (resonanten Absorptionen) von Sprengstoffen im THz-Bereich. Bis zum heutigen Zeitpunkt konnten die mit dieser Technologie verbundenen Versprechungen und Hoffnungen, u.a. das schnelle Auffinden und Identifizieren von unter der Kleidung versteckten Sprengstoffen direkt am Menschen, nicht zufriedenstellend erfüllt werden.
Terahertz-Bildgebung mit demodulierendem Detektorarray
Diese Dissertation beschäftigt sich mit Bildgebung im Terahertz-Frequenzbereich, der im Spektrum der elektromagnetischen Strahlung zwischen den Radiowellen und dem Licht angesiedelt ist. Der verwendete elektrooptische Detektionsmechanismus ist besonders dazu geeignet, einen großen Frequenzbereich (rund 4 Oktaven) und gleichzeitig eine Vielzahl von Messpunkten in nur einer Messung abzudecken. Die Spektral- und Bildinformation wird dabei in einem Detektorkristall vom Terahertz-Strahl auf einen optischen, nahinfraroten Laserstrahl übertragen und dann in eine Intensitätsmodulation desselben übersetzt.
Integrale Betrachtung zur systematischen Definition von 3D Bildgebungssystemen in der Produktionstechnik
In dieser Arbeit werden objektorientierte Methoden zur Erfassung aller relevanter Merkmale eines 3D-Bildverarbeitungssystems im Bereich der Anlagenautomation und des Sondermaschinenbaus untersucht und angewendet. Dabei werden sowohl produktionstechnische Aspekte als auch spezielle Problematiken der Bildverarbeitung möglichst allgemeingültig dargestellt. Abschließend wird das Potential dieser Methodik diskutiert und eine Einschätzung zu nwendungsmöglichkeiten und zukünftigen Entwicklungen gegeben.
Entwicklung eines Sensorsystems zur kontinuierlichen Ölqualitätsmessung und Verschleißidentifikation in Getrieben und anderen Aggregaten
Es wurde ein Ölsensorsystem zur kontinuierlichen Online-Messung der von der Ölqualität abhängigen Parametern der elektrischen Leitfähigkeit, sowie der Dielektrizitätszahl von Ölen entwickelt. Mit dem Sensorsystem und dem grundsätzlichen Ansatz einer Messung der Veränderung des Systems Öl-Maschine werden bereits ab Inbetriebnahme kontinuierliche Analysen und Bewertungen von Maschinenverschleiß und Ölalterung ermöglicht. Warnungen vor kritischen Betriebszuständen, wie zu hohem Abrieb oder Schmierstoffversauerung und auch die treffsichere Indikation von vorbeugenden Wartungsmaßnahmen werden angezeigt. Beim Abrollen der Wälzkörper auf Lagerlaufbahnen können unter bestimmten, oft nur kurzzetig herrschenden Betriebsbedingungen, etwa in Windgetrieben, hohe, durch lokale Reibung hervorgerufene, Zugspannungen zur Bildung scharfkantiger, spaltbruchartiger spröder Gewaltbruchanrisse von der Oberfläche führen. Dieser Schadensmechanismus steht mit Frühausfällen in Verbindung.